Mur de soutènement en béton : stabilité au glissement, au renversement et portance

Mur de soutènement en béton : stabilité au glissement, au renversement et portance

Dimensionner un mur de soutènement en béton armé de type cantilever, ce n’est pas seulement calculer la poussée des terres : c’est vérifier que l’ouvrage, pris comme un tout, reste en équilibre sous cette poussée. Cet article reprend les résultats de Poussée des terres et de Poussée due aux charges sur terre-plein pour les appliquer à un exemple complet de mur cantilever : stabilité au renversement, au glissement, et vérification de la contrainte transmise au sol de fondation.

1. Le problème : un mur cantilever doit rester en équilibre, pas seulement résister localement

Un mur de soutènement cantilever (voile vertical solidaire d’une semelle, avec un talon qui s’étend sous le massif retenu) tire une grande partie de sa stabilité du poids du remblai situé au-dessus de son talon, plutôt que de sa seule masse de béton. La vérification porte donc sur l’ensemble constitué du mur et de ce remblai : elle compare les moments et les efforts qui tendent à faire basculer ou glisser cet ensemble à ceux qui s’y opposent, puis vérifie que la pression transmise au sol de fondation reste compatible avec sa portance.

2. Le mécanisme : trois vérifications complémentaires

La poussée du massif (terres et charges sur talus) engendre un effort horizontal en tête d’écran et un moment de renversement à la base. Trois vérifications distinctes en découlent : le moment stabilisant, dû au poids propre de l’ouvrage et du remblai sur le talon, doit rester supérieur au moment de renversement ; le frottement sous la semelle doit résister à l’effort de glissement ; enfin, la répartition de la pression sous la semelle, qui dépend de la position de la résultante des efforts, doit rester compatible avec la portance du sol de fondation.

Notations

3. Les étapes de la justification

• Coefficients de poussée K_a et K_aq, cas particulier de l’écran fictif vertical.
• Poussée des terres H_G1, appliquée au tiers inférieur de H.
• Poussée due à la charge sur talus H_Q, appliquée à mi-hauteur de H.
• Poids propre et bras de levier du remblai sur talon, du voile, de la semelle.
• Stabilité au renversement, sous actions permanentes seules puis permanentes et variables.
• Stabilité au glissement, sous actions permanentes seules puis permanentes et variables.
• Vérification des contraintes au sol, sur les quatre combinaisons de charge.

4. Ce qu’il faut retenir

• Le poids du remblai situé directement au-dessus du talon participe pleinement à la stabilité de l’ouvrage : c’est souvent lui, plus que le béton du mur lui-même, qui assure l’essentiel du moment stabilisant.
• Les vérifications de renversement et de glissement combinent des coefficients différents sur les actions stabilisantes (0,9 sur les poids pour le renversement) et déstabilisantes (1,35 sur la poussée des terres, 1,5 sur la poussée due à la charge variable), ainsi qu’un coefficient de sécurité propre au frottement sol-semelle : elles ne se réduisent pas à une simple comparaison de moments ou d’efforts non pondérés.
• La contrainte transmise au sol dépend de la position de la résultante des efforts verticaux, elle-même variable selon la combinaison de charge retenue : il faut examiner plusieurs combinaisons (efforts pondérés ou non, avec ou sans la charge variable) pour identifier la plus défavorable.

5. Références

• Kérisel J. et Absi E., Tables de poussée et de butée des terres, Presses de l’école nationale des Ponts et chaussées.
• Méthodes de calcul des murs en béton armé, SETRA, Ministère de l’équipement et du logement.
• Fascicule 62 titre V du CCTG, Règles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de génie civil.
• NF EN 1997-1 (Eurocode 7) et NF P 94-281, Justification des ouvrages géotechniques, murs (pour une justification selon les Eurocodes, non traitée ici).

6. Feuille de calcul